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碳纤维材料是目前常用的一种加固材料,和其他的加固材料相比,碳纤维材料有多种优势,而且性价比较高,目前被广泛的应用于建筑工程以及其他领域中,今天就带大家对碳纤维布的特点简单的了解一下。
碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和的结构胶对建筑构件进行加固处理,在技术上采用的碳纤维布强度也是普通二级钢的好多倍,因为碳纤维布强度非常高,很多加固工程使用,所产生的结果也是可想而知的,让结构强度变得更高。
在作用上碳纤维材料具有诸多优良的施工性能,现在被很多施工单位广泛的应用于建筑工程中,因为产品质量轻,密度比较低,在重量上所占不打比重,特别是在施工上有效的减轻了条件,让施工变得便利;在使用的过程当中基本上不会让原来的固件尺寸发生明显的改变,同时又不会影响到原来产品尺寸大小的材料。
碳纤维布的使用的范围也是非常广泛:它适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。在各种结构类型,各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构范围。碳纤维布加固是采用环氧树脂碳纤维胶粘剂将碳纤维布直接粘贴在被加固混凝土结构薄弱部分,并与被加固物体形成一个整体,,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。且求基层混凝土的强度等级不低于c15。
1、确定碳布等级
首先我们要知道碳纤维布有一级300g、一级200g、二级300g和二级200g四种规格,有些图纸设计说明会直接给出碳布规格。例如设计说明中明确提出碳布采用一级300g,那我们就可以直接跟材料厂家说明规格等级就可以了。
如果设计说明没有明确提出碳布的等级规格,我们可以根据材料几项关键性能参数进行判断材料规格等级。例如提到碳布抗拉强度≥3400MPa、弹性模量230GPa、伸长率1.6%,那我们就可以确定碳布等级为一级,抗拉强度≥3000MPa、弹性模量200GPa,伸长率1.5%,说明碳布等级为二级;可以根据碳布厚度确定碳布的克数,厚度为0.167,碳布为300g/㎡,厚度为0.111,碳布为200g/㎡。
2、检查检测报告是否齐全
碳纤维布的配套浸渍胶作为涉及到结构安全的加固材料,必须通过安全性。若图纸要求设计年限是30年,一定要检查浸渍胶安全性报告中是否有耐湿热老化这项检测;若图纸要求设计年限是50年,还需要检查浸渍胶耐长期应力检测;还须检查浸渍胶的无毒检测报告。无毒检测报告有一个是检测苯、等有毒物质含量的检测报告,如果产品有该报告则说明浸渍胶不会挥发出或者挥发出很少的有害气体。另一个无毒是针对和白兔的喂食和皮肤涂抹检测,如果该产品有该报告则说明浸渍胶对人体皮肤基本没有性。
3、观察产品外观及施工体验性
当碳纤维布和浸渍胶进场时,检查碳纤维布外观是否有明显的不平整现象。在施工过程中感受胶体是否好用,胶体如果太稠则会导致施工人员施工体验性不好,并且胶体很难充分浸透碳布,达到加固效果,若果胶体太稀,又会导致浸渍胶流淌,影响粘接效果。
4、了解厂家规模及技术能力
如果厂家规模太小,生产能力就会有问题,会导致供货不及时。
碳纤维布加固的特点
1、碳纤维布加固法是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面,并与结构形成整体受力体系,增强被加固结构的抗弯或抗剪能力,从而达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。
碳纤维布加固补强法,始于二十世纪八十年代美、日等国家,目前是国际土木工程领域开发研究的一个热点。我国是在1997年才正式开始对碳纤维类加固技术进行研究的,并在1998年开始了实际的工程应用。
2、碳纤维加固特点
强度高,与传统的混凝土结构加固技术相比,碳纤维布加固法具有很明显的优越性:碳纤维材料具有优异的物理力学性能,其抗拉强度高于普通钢材的10倍,极适合于钢筋混凝土结构的加固补强;其轻质柔软,适用面广,施工便捷,尤其是可在不中断交通时进行加固施工;加固厚度小,可不增加原结构的恒载,特别适用于建筑高度受限制情况下加固补强;同时还具有良好的耐久性及耐腐蚀性等。
不增加恒载及断面尺寸碳纤维布的自重仅为200~300克/平方米,设计厚度为0.111—0.167,加上环氧树脂系列的粘结材料的自重也很轻,对整个结构重量及桥下净空的影响微乎甚微,可忽略不计。同时,碳纤维布可以多层粘贴。根据补强的要求,碳纤维布可以在一个部位重叠粘贴,充分满足补强的要求。这一优点更是传统补强方式所难以比拟的。
施工简便
碳纤维布柔软,对被补强物没有形状要求,无需预制材料、大型施工机械和现场固定设施,并且工期短。采用碳纤维布加固补强,对原结构不产生新的损伤碳纤维布加固补强系采用碳纤维胶粘结材料进行粘贴,不需要设置锚固及开凿混凝土等,因而不会对已经损伤的结构产生新的破坏,更可避免钻孔时与结构内原有钢筋和预应力素发生冲突而引起新的问题。能有效地封闭混凝土的裂缝
碳纤维布(片)粘贴在混凝土的表面,不仅封闭了混凝土的裂缝,其高强高模量的特性还约束了混凝土结构裂缝的生成与扩展,改变了裂缝的形态,使宽而深的裂缝变成分散的细微裂缝,从而提高了混凝土构件的整体刚度。
碳纤维布具有优良的耐化学腐蚀性碳纤维布是一种复合材料,几乎无腐蚀性和磁性以及具有较好的耐热性,不仅能经得起水泥碱性的侵蚀,而且当应用于经常受盐害侵蚀等腐蚀性环境时,其寿命也较长(200年)。因而碳纤维布加固法,在不利环境下较其它方法更显出其优。
不影响结构的外观碳纤维布的厚度很薄,粘贴固化后其表面还可以涂刷一层与原有结构外观颜色一致的涂料,而不影响结构的外观。
如何正确将碳纤维布进行铺层?
碳纤维布的铺层方直接影响整个碳纤维制品的性能,在设计过程需要注意,要将碳纤维本身的性能在制品上限度的发挥出来。那么具体怎么设计呢?下面就让小编来说一说碳纤维布在铺层设计时需要注意哪些的问题。
在当前的研究中碳纤维需要复合树脂才能发挥出其本身的性能,然而树脂材料的性能要比碳纤维差非常多,所以碳纤维制品的内部设计一定要将载荷加到碳纤维布上,尽量避免树脂和碳布结合的层间受力。为了避免或化减少使用过程出现分层的情况,在碳纤维铺层时0°、±45°、90°都要有纤维丝分布,这样才能让整个碳纤维制品更坚固耐用。
在加工碳纤维制品的时候,尤其是碳纤维板类产品边缘容易出现开裂的情况,所以在制作此类产品的时候碳纤维布不要完全单一方向铺布,在进行制件设计时,此种情况控制在五层铺布之内。
碳纤维制品的外面的一层碳布是直接受力的位置,在使用过程中容易出现脱离缺陷,为了避免这种情况出现,在制品的主载荷方向应该斜铺纤维,不能平铺或者垂直铺放设计。在外层一定要使用整块碳布,尽量避免裁剪引起避免间断。
因为炭纤维制品的成型需要高温固化,在高温加热的时候材料会出现热膨胀,如果碳布的铺层不对称,加热过程中会有制品翘曲的情况出现,所以碳布的铺层要对称。碳纤维生产具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向,耐腐蚀性好,X射线透过性好,良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
以上便是碳纤维布铺层设计的注意事项,希望能对大家有所帮助。
新曼联(北京)工程材料技术研究院拥有雄厚的科研实力,在建筑、环保、材料等领域,积累了多余项科研成果、配套技术;培养出众多工程技术、管理人才,获得多项国家及省部级设计和工程奖励。
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